Функциональный преобразователь

Союз СоветскнкСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 1752371(22) Заявлено 07,07,78 (21) 2639280/18-24с присоединением заявки Рй -до делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Центральное конструкторское бюро гидрометеорологического приборостроения(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к вычислитель-ной технике и может быть использовано для определения логарифмических функций или функций, обратных логарифму отношения двух сигналов.Известен функциональный преобразова 5 тель, содержащий два идентичных канала преобразования, каждый из которых состоит из ключа, дифференцирующей ЯС-цепи и элемента сравнения, элемент1 О ИЛИ, блок измерения интервалов времени, в состав которого входят триггер, элемент И, генератор импульсов и счетчик, триггер определения знака и генератор тактовых импульсов 11 . Недостатком его является низкая точ.- ность, обусловленная дрейфом порогов срабатывания элементов сравнения во времени и от изменения температуры. Так20 как формирование сигнала об окончании измерительного интервала на выходах элементов сравнения иэ-за дрейфа порогов происходит со сдвигом относительно момента фактического равенства экспоненциально спадающего напряжения с выхода дифференцирующего элемента и входного сигнала, то в результат измерения вносится дополнительная погрешность. Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности функциональный преобразователь, содержащий мультивиб ратор с эмиттерной интегрирующей ВС- цепью, источники питания и управляющего напряжения, соединенные одноимненными полюсами, причем база входного транзис тора мультивибратора, на котором реализован первый ключ, подключена к источнику питания через источник управляющего напряжения, а параллельно коллекторному соп ротивлению., входного транзистора мультивибратора включен коллекторно-емиттер ный переход дополнительного транзистора, база которого соединена с базой входного транзистора, выходной транзистор мультивибратора, на котором реализован второй ключ 2.752371 гЬ - +кУОРгде постоянная времени зарядной РС-цепочки мультивибратора;О - напряжение источника10питания;О - управляющее напряжение;Дйрвремя разряда конденсатора времязадающей цепимультивибратора.15Недостатком этого преобразователяявляется низкая точность при его использовании для линеаризации характеристики, датчика прозрачности атмосферы 1 базисного фотометра), посколькупропорциональность частоты на выходефункционального преобразователя значению метеорологической дальности видимости Км25оОхгде О - выходное напряжение датчикаОпри абсолютной прозрачностиатмосферы;О - выходное напряжение датчикаЭоХпрозрачности атмосферы;- коэффициент пропорциональности, выполняется приближенно при условии ЪК ,что приводит к появлению систематичес- З 5кой погрешности преобразователя,Кроме того, дополнительную погрешность вносит временный дрейф пороговзапирания и отпирания транзисторных ключей иза нестабильности параметров40транзисторов (коэффициентов .усиления,начальных токов и т. д.), а также измеонения амплитуды выходных импульсов взависимости от частоты.Цель изобретения - повышение точности преобразования.Это достигается тем, что функциональный преобразователь, содержащий интегрирующую ВС-цепь, первый и второй ключи, выходы которых соединены со входоминтегрирующей КС-цепи, а информационные входы являются первым и вторымвходами преобразователя, дополнительносодержит амплитудный модулятор, блоксравнения, входной резистор, конденсаторобратной связи и дифференциальный операционный усилитель, выход которого подключен к инвертирующему входу блока где О, - напряжение на неинвертируюнлщем входе операционногоусилителя 4;45- напряжение на инвертирующемйвходе операционного усилителя4ф -продолжительность первого полупериода колебаний;50 - постоянная времени интегрирующей РС-цепи 3.За первый полупериод колебаний с выхода амплитудного модулятора 5 снимается отрицательный импульс, амплитуда которого равнавходному напряжению, ОХ.В момент равенства напряжений - ОХ иОо, подводимых к входам блока 6Оэсравнения, за счет положительной обрат Частота колебаний 1 мультивибратора преобразователя определяется выраже- нием 4сравнения, инвертирующий вход - ко входу, а неинвертирующий вход- к выходу интегрирующей ВС-цепи, прямой и инверсный выходы блока сравнения соединены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей и с первым и вторым управляющими входами амплитудного модулятора, информационный вход которого соединен с информационным входом второго ключа, а выход через входной резистор подключен к неинвертирующему входу блока сравнения, конденсатор обратной связи включен между неинвертирующим входом и прямым выходом блока сравнения, являющимся выходом преобразователя,На чертеже приведена блок-схема функционального преобразователя.функциональный преобразователь содержит первый 1 и второй 2 ключи, интегрирующую ВС-цепь 3, дифференциальный операчионный усилитель 4, амплитудный модулятор 5, блок 6 сравнения, входной резистор 7, конденсатор 8 обратной связи.Преобразователь работает следующим образом.Когда ключ 1 открыт на вход интегрирующего элемента 3 и на инвертирующий вход операционного усилителя 4 подается опорное напряжение О , На выходео операционного усилителя 4 в первый момент после отпирания ключа 1 напряжение Ц О равно опорному, а затем в резульоутате заряда конденсатора интегрирующей ВС-цепи 3 оно опадает по закону, определяемому выражением(Ол (2)ОсНапряжение на конденсаторе интегрирующего элемента к концу первого полупери 15 ода равно Во втором полупериоде через открытый ключ 2 на интегрирующую РС-цепь ро 3 и операционный усилитель 4 поступает преобразуемое напряжение - О Х, при этом на выходе усилителя 4 напряжение изменяется скачком от О = - ОХ до Ооу- "ОРазряд конденсатора интегрирующей РС-цепи 3 происходит под действием двух процессов, протекающих во втором полу- периоде,процесса разряда от потенциала ( - О + Ц ) и процесса заряда напря хжением - цХ=-О +О е 2.Х О35 где- длительность второго полупе 2риода колебаний.Напряжение на выходе усилителя 4 определяется выражениемЬО. И МИ Х х Фд(3) Из ( 1) и ( 3) видно, что напряжение на выходе усилителя 4 в первом и втором полупериодах изменяется по одному и тому же закону, В момент равенства напряжений Ои Оо, приложенных ко входам блока 6 сравнения, он срабатывает и цикл колебаний повторяется. Значениеопределяется выражением(4) следует, что полупериоды копебанийравны друг другу, Напряжение на конден 5 7523 ной связи (конденсатор 8) происходит лавинообразный переход блока 6 сравнения в противоположное устойчивое состояние. При этом ключ 1 запирается, ключ 2 отпирается, с выхода модулятора 5 на вход блока 6 сравнения поступает положительный импульс напряжения О х , Длительность первого попупериода, который заканчивается в момент срабатывания блока 6 сравнения, определяется выра О жением 71 бсаторе интегрирующей ЙС-цепи 3 к концу второго полупериода равно нулю.Полный период колебаний Т определяется выражением+Оол й 1ОХ а частота Г - выражениемК2 ТОо/о М0 0ф деЧастота следования импульсов на выходе преобразователя пропорциональнаяметеорологической дальности и методическая погрешность, свойственная известному устройству, отсутствует,Предлагаемый преобразователь имеетболее высокую точность за счет устранения неиспользуемого времени разрядаконденсатора интегрйрующей ЙС-цепи иза счет существенного уменьшения влияния дрейфа порогов элементов сравненияна результат измерения, В предлагаемомпреобразователе погрешность, вносимаядрейфом порогов, в связи с тем, что впервомполупериоде колебаний она имеетодин знак, а во втором - другой, в значительной степени компенсируется, Крометого, улучшена форма выходных сигналов, представляющих собой последовательность импульсов типа меандр, амплитуда которых не зависит от частотыих следования. Это позволяет получатьрезультаты измерения как в цифровой,так и в аналоговой формах без дополнительной нелинейной обработки импульсов.Формула изобретенияФункциональный преобразователь, содержащий интегрирующую КС-цепь, первый и второй ключи, выходы которых соединены со входом интегрирующей КС- цепи, а информационные входы являются первым и вторым входами преобразовате ля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит амплитудный модулятор, блок сравнения, входной резистор, конденсатор обратной связи и дифференциальный операционный усилитель, выход которого под ключен к инвертирующему входу блока сравнения, инвертирующий вход - ко входу, а неинвертирующий вход - к выходу интегрирующей ЙС-цепи, прямой и инверсный выходы блока сравнения соединены7 М 371 оставитель Н, Балабошко ед Ж. Кастелевич Корректор Н. Григору актор Л, Веселовска Тираж 751, ПИИПИ Государственного комитета Спо делам изобретений и открытий, Москва, Ж, Раушская наб. д. 4750/ одписноеССР П Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 илиал соответственно с управляющими входамипервого и второго ключей и с первыми вторым управляющими входами амплитудного модулятора, информационныйвход которого соединен с информационным входом второго ключа, а выход через входной резистор подключен к неинвертирующему входу блока сравнения,конденсатор обратной связи включен между неинвертирующим входом и прямым выходом блока сравнения, являющимсявыходом преобразователя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 51, Авторское свидетельство СССРЬ 547786, кл 6 06 б 7/24, 1977.2. Авторское свидетельство СССРМ 414713, кл. Н 03 К 3/284, 1974